基坑支护工程SMW工法桩应用

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摘要：SMW工法桩具有止水性高、造价低、刚度好、污染小和对周边环境影响小等优点，被广泛应用于基坑支护工程。结合工程实例，从水泥浆制备、导向轨型钢定位、搅拌桩垂直度控制、桩身水泥土强度均匀控制、H型钢下插到位和转角处搅拌桩搭接施工等方面详细阐述与分析了smw工法桩关键施工技术，为类似项目积累一定的经验。

关键词：SMW工法桩；基坑支护；水灰比；振动锤；止水帷幕

1工程概况

东部新城3号社会保障房（东部3#地二期）位于福州仓山区城门镇下洋村，由19栋高层住宅楼、幼儿园和门卫室组成。总建筑面积为319738.97m2，其中地上总建筑面积为235264.82m2，地下建筑面积为84474.15m2。1#、4#、5#、8#、16#和18#楼均为地上24层，2#、3#、6#、7#和17#楼均为地上28层，9#和14#楼均为地上23层，10#、11#、15#和19#楼均为地上18层，12#和13#楼均为地上21层，幼儿园为地上3层，门卫室为地上1层。除了7#、8#、13#和14#楼的地下室为2层，其余均为地下1层，结构形式为框剪结构。施工场地现状地面高程为2.62～6.28m，场地整平后高程约6.2m。场地东南角为荒地，地势平坦，西侧为水泥混凝土路，南部紧邻下洋新苑小区（11层框架安置房），北部为1～4层的厂房和民房。场地中有条小溪自西南往东北横穿场地而过流入闽江，施工场地距离闽江约700m。本工程±0.00为罗零高程8.3m，一层地下室承台垫层底绝对标高为1.5m，二层地下室承台垫层底绝对标高为-2.20m，基坑开挖深度为3.7～7.6m。根据地质条件、周边环境和开挖深度等情况，基坑支护采用灌注桩、SMW工法桩、高压旋喷桩、三轴搅拌桩、锚杆以及放坡支护等多种形式。

2SMW工法桩工艺原理

SMW工法桩是指采用多轴搅拌机在桩位下沉切土达到设计高程，水泥浆通过搅拌头注入周边土体，利用搅拌头充分搅拌均匀形成搅拌桩，采用一定的连接方式重复套打施工，形成类似地下连续墙的止水帷幕[1]。在搅拌桩水泥土凝固之前插入H型钢形成劲性复合结构，水泥土凝固后形成连续无缝和具有一定刚度的型钢水泥土搅拌墙。

3工程地质条件

由岩土工程勘察报告可知，施工场地土层自上而下分别为：①杂填土，欠固结，呈松散状态，层厚0.40～1.30m；②淤泥夹砂，高压缩性，含有少量粉砂，层厚2.10～8.50m；③粉砂夹淤泥质土，粉砂含量约85%，局部含有淤泥质土，呈稍密～中密状态，层厚8.60～25.10m；④中风化花岗岩，岩土较完整，块状结构，岩质坚硬，层厚3.70～10.70m。场地内地下水主要来自大气降水、小溪及周边含水层的侧向径流补给，初见水位埋深为1.0～2.1m，粉砂夹淤泥质土层的富水性强，透水性中等。

4基坑围护结构设计

本工程1-1剖面、3-3剖面和5-5剖面基坑围护结构设计采用SMW工法桩+扩孔锚杆的支护型式，三轴水泥搅拌桩的桩径为850mm，间距为600mm，搭接宽度为250mm，桩长为19m。H型钢的型号为HN700mm×300mm×13mm×24mm，长度为18m，布设间距为1200mm，采用插一跳一的布设方式。锚杆采用1根直径为25mm的螺纹钢，长度为18m，扩孔为400mm，扩孔段长度为8000mm，锚入冠梁长度为1000mm。基坑支护示意图如图1所示。2-2剖面、6-6基坑剖面采用三轴搅拌桩重力式挡墙+扩孔锚杆的支护型式，4-4剖面采用放坡支护，7-7剖面采用悬臂灌注桩+桩间高压旋喷桩支护型式。

5工程施工难点

（1）基坑底基本处于粉砂夹淤泥质土层，基坑外部的地下水位比基坑内部水位高，基坑底位置容易出现流砂现象，对围护结构的刚度和稳定性提出更高的要求。（2）设计要求三轴搅拌桩28d无侧限抗压强度≥1.2MPa，因为水泥土强度自身的离散性较大，且深度越深强度越低。设计水泥浆水灰比为1.5～2.0，水灰比越大，水泥土强度越低，外溢水泥土处理成本越高。如何选择合适的水灰比显得十分重要。（3）步履式三轴搅拌桩机由于自身的震动性，容易造成导向轨型钢的偏移，需要采取一定加固措施。（4）由于地质条件的不均匀性，搅拌桩施工时桩身的均匀性难以得到保证。搅拌桩桩身垂直度控制将决定H型钢插拔顺利施工，应采取一定措施来保证桩体的垂直度。

6SMW工法桩关键施工技术

6.1SMW工法桩施工工艺

6.2水泥浆制备

为了实现H型钢能够自重下沉，水泥浆水灰比设计为1.5～2.0，但是过大的水灰比导致水泥土强度难以满足28d无侧限抗压强度≥1.2MPa的设计要求。SMW工法桩设计理论中，基坑外围土体的侧压力主要由H型钢来承担，而搅拌桩只是起到止水作用，忽视搅拌桩桩身的强度对基坑的加固作用[2]。经过现场试桩及水泥土试验来确定不同工况下水泥浆水灰比的取值。本工程搅拌桩水泥浆水灰比取值为1.5。为了提高水泥浆制备的质量稳定性，本工程采用自动拌浆系统来制备水泥浆。水泥采用普通硅酸盐水泥，强度为42.5。为了改善水泥浆的性能，掺入1%～3%膨润土[3]。水泥浆应搅拌充分与均匀，水泥浆不得出现离析现象。

6.3导向轨型钢定位

导沟开挖后，在导沟横向位置布设2根导向轨型钢，规格为200mm×200mm，长度为2.5m。经过调查及查阅相关资料可知，型钢布设间距为7m时导向轨的稳定性最佳。为了确保导向轨在步履式多轴搅拌桩机走机时震动下不出现偏移，在型钢的两侧预埋钢钎并焊接牢固，该措施能够有效确保导向轨型钢定位的稳定性。在导沟纵向位置布设2根定位型钢，规格为300mm×300mm，长度为12m。通过焊接形式将上下定位型钢连接牢固，确保导向轨定位的准确性。按照间距为1200mm设置H型钢插入的定位卡，确保H型钢准确下插。

6.4搅拌桩垂直度控制

三轴搅拌桩机就位后，量测机座四周标高，保证桩机处于平稳状态。采用2台经纬仪校正搅拌轴的垂直度，使得垂直度偏差≤0.5%。搅拌桩施工过程中经常复测搅拌轴的垂直度，搅拌头切土下沉到设计桩底高程时，应重新量测搅拌轴的垂直度，确保垂直度偏差满足设计要求。

6.5桩身水泥土强度均匀控制

搅拌桩采用“两喷两搅”施工工艺，搅拌头下沉速度为0.8m/min，待搅拌头达到设计高程时，开启灰浆泵，原位喷浆搅拌1～2min，再匀速搅拌提升，搅拌头提升速度为1m/min，达到桩顶设计高程后停止喷浆再次搅拌切土下沉，再次匀速提升。水泥浆水灰比严格按照拟定取值方案执行，水泥掺量为20%。灰浆泵的压力为0.4～0.6MPa，水泥浆泵送流量应稳定，确保水泥掺量稳定性。在喷浆过程中不得出现断浆现象，施工现场应准备好备用电源，输浆管道应畅通无阻。假如出现断浆现象，恢复喷浆时应将搅拌头下沉0.5m后再搅拌喷浆提升[4]。两次喷浆量分别按照60%和40%进行控制，桩顶位置应重复搅拌喷浆，确保桩顶水泥土的质量。搅拌桩施工过程中，施工管理人员应加大巡查力度，水泥土应搅拌充分和均匀，确保加固范围内桩身水泥土强度的均匀性。

6.6H型钢下插就位

本工程H型钢的长度为18m，由租赁单位在制作厂分段加工，H型钢表面应顺直无锈迹，运至现场拼装焊接而成。H型钢采用坡口双面满焊方式对接，焊缝质量应达到二级标准，相邻两根型钢的接头的错开距离≥1m。为了减少H型钢与水泥土之间的摩阻力，在H型钢上涂抹减摩剂2遍，涂抹厚度为2～3mm。本工程采用振动锤辅助H型钢下插入搅拌桩。在H型钢插入之前，在定位卡周边采用橡胶皮包裹，避免H型钢上的减摩剂受损[5]。H型钢插入前应校正定位卡的平面位置，确保H型钢中心与桩位中心一致。搅拌桩施工完成30min内应及时插入H型钢，避免时间过长搅拌桩水泥土强度升高导致H型钢难以下插的现象发生。H型钢的顶高程采用水准仪量测和复核，保证H型钢下插后顶高程保持一致。H型钢就位后采用吊筋与定位卡固定牢固。

6.7转角处搅拌桩搭接施工

三轴搅拌桩的搭接施工采用套打法，常规做法为跳槽式双孔全套复搅式成桩，如图3所示。在基坑转角位置如果还采用常规做法成桩，容易造成转角桩连接不当，从而失去止水和挡土的作用。转角位置的搅拌桩搭接施工应采用单侧挤压式成桩，如图4所示，从而实现桩身垂直度补正和发挥SMW工法桩的优势。在施工出现间断情况下形成的施工冷缝位置采取补打素桩的方法来确保止水效果[6]。围护桩与素桩的搭接宽度宜为100mm。

7施工质量控制要点

（1）水泥和型钢等原材料的质保资料应齐全，按照规定抽样送检检测，检测结果应满足设计要求。（2）搅拌桩水泥浆水灰比为1.5，水泥浆采用自动拌浆系统制备，掺入1%～3%膨润土。（3）三轴搅拌桩的施工工艺为“两喷两搅”，水泥掺量为20%，喷浆压力为0.4～0.6MPa，下沉速度为0.8m/min，提升速度为1m/min，桩身水泥土强度应均匀。（4）搅拌桩的垂直度偏差≤0.5%，施工过程中采用2台经纬仪反复校正搅拌桩垂直度。（5）导沟上横向布置的型钢间距为7m，预埋钢钎焊接加固，确保定位型钢的稳定性。（6）压浆过程不得出现间断现象，压浆间断则应将搅拌头下沉至断浆面以下0.5m，确保搅拌桩的连续性与均匀性。（7）转角位置搅拌桩的搭接施工采用单侧挤压式成桩，在施工冷缝位置采用补打素桩的方法来保证止水帷幕的连续性与完整性。

8结束语

本工程SMW工法桩施工过程中，合理地布设定位型钢的间距，采用钢钎焊接加固，有效保证搅拌桩和H型钢定位的准确性。根据现场实际情况合理地确定水泥浆水灰比取值，确保桩身强度满足设计要求。采用振动锤辅助下沉H型钢，施工效率大幅提高，型钢就位后整齐美观。加强施工工艺质量控制，积极落实有效的质量控制措施。基坑土方开挖后，SMW工法桩支护体系未发现渗漏和流砂现象，基坑支护各项监测数据满足设计要求，桩身水泥土强度满足设计要求，取得良好施工效果。

参考文献

[1]型钢水泥土搅拌桩墙技术规程：JGJ/T199—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]周国华.SMW工法桩在深基坑支护中的应用分析[J].工程技术研究，2019（8）：66-67.

[3]王晓辉.SMW工法在软土基坑支护工程中的应用[J].公路交通科技(应用技术版)，2019（5）：43-44.

[4]陈汉清.SMW工法桩在沿海深基坑支护中的应用[J].广东建材，2016（4）：56-59.

[5]郑仲园,何春保,曾祥月，等.广东江河冲积地质SMW工法桩水泥土强度试验研究[J].施工技术，2017（8）：41-45.

[6]赵义宗.天津地铁软土地层深基坑SMW工法桩施工工艺[J].建筑机械，2017（6）：150-153.

作者：范国清 单位：福建璟榕工程建设发展有限公司